JP2014519607A - Protein detection method and detection apparatus - Google Patents

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Abstract

【解決手段】タンパク質の検出装置及び検出方法。装置は、レール分子又はレール分子の極性に応じた方向にレール分子上を移動する生体分子モータのいずれか一方が付着するメインチャネルを有する。サブチャネルは、タウタンパク質を含む検体を受け取るためにメインチャネルと交差する。方法は、検体を装置に供給すること、及び、レール分子上の生体分子モータの移動状態又は生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動状態に基づいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出することを含む。
【選択図】図1
A protein detection apparatus and method. The apparatus has a main channel to which either a rail molecule or a biomolecule motor that moves on the rail molecule in a direction corresponding to the polarity of the rail molecule is attached. The subchannel intersects the main channel to receive an analyte containing tau protein. The method includes supplying a specimen to the apparatus and the percentage of altered tau protein contained in the specimen based on the movement state of the biomolecule motor on the rail molecule or the movement state of the rail molecule moved by the biomolecule motor. Detecting.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、タンパク質の検出方法及び該方法に使用される検出装置に関するものである。   The present invention relates to a protein detection method and a detection apparatus used in the method.

従来、生体分子モータの一種であるキネシン(Kinesin)は、ATP(アデノシン三リン酸)の加水分解に伴い、レール分子の一種である微小管(Microtubule)の上を移動することが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この場合、微小管は、モノマーであるチューブリン(Tubulin)を重合することによって得られる直径約25〔nm〕、長さ数十〔μm〕の円筒状構造を備えるフィラメントであって、極性を有しており、キネシンは微小管のマイナス端側からプラス端側に向けて移動する。   Conventionally, kinesin, which is a kind of biomolecular motor, is known to move on a microtubule, which is a kind of rail molecule, with the hydrolysis of ATP (adenosine triphosphate). (For example, refer to Patent Document 1). In this case, the microtubule is a filament having a cylindrical structure having a diameter of about 25 [nm] and a length of several tens [[mu] m] obtained by polymerizing the monomer tubulin. The kinesin moves from the minus end side of the microtubule toward the plus end side.

なお、生体内における微小管にはMAP(Microtubule Associated Protein:微小管結合タンパク質)が存在し、特に脳神経細胞の微小管にはタウタンパク質(Tau−Protein)と呼ばれるMAPが付着する。正常なタウタンパク質(Healthy Tau)は、チューブリンの重合及び微小管の安定に寄与し、細胞内物質輸送を支える(例えば、非特許文献1参照。)。しかし、過剰リン酸化したタウタンパク質や局在化したタウタンパク質のような異常なタウタンパク質(Degenerated Tau)(又は、変質したタウタンパク質(Mutated Tau))は、生体内における生体分子モータの運動を阻害する。   In addition, MAP (Microtubule Associated Protein) exists in the microtubule in the living body, and in particular, MAP called tau protein (Tau-Protein) adheres to the microtubule of the brain nerve cell. A normal tau protein (Healthy Tau) contributes to tubulin polymerization and microtubule stability, and supports intracellular substance transport (see, for example, Non-Patent Document 1). However, abnormal tau proteins (or degenerated tau) such as hyperphosphorylated and localized tau proteins (or altered tau proteins) inhibit biomolecular motor movement in vivo. To do.

そして、脳科学、神経病理学等の分野では、変質したタウタンパク質が脳の嗅内野に凝集体(Tangled Tau、すなわち、Tangles)を形成することによって、神経機能の低下や、それに起因する記憶障害のような、アルツハイマー病に代表されるタウタンパク質異常疾患(Tauopathy:タウオパシー)が生じることが知られている(例えば、非特許文献2参照。)。そこで、タウタンパク質の存在をオンチップで検出する技術として、表面プラズモンを用いる方法やイムノアッセイによる方法が提案されている(例えば、非特許文献3参照。)。   In fields such as brain science and neuropathology, altered tau protein forms aggregates (Tangled Tau, ie, Tangles) in the olfactory intestine of the brain, thereby reducing neurological function and resulting memory impairment. It is known that a tau protein abnormal disease (Tauopathy: Tauopathy) represented by Alzheimer's disease occurs (for example, refer nonpatent literature 2). Thus, as a technique for detecting the presence of tau protein on-chip, a method using surface plasmon or a method by immunoassay has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 3).

特開2006−312211号公報JP 2006-321211 A P. Tolnay,“Tau protein pathology in Alzheimer's disease and related disorders”, Neuropathology and applied neurobiology, vol. 25(3), pp. 171-187(1999)P. Tolnay, “Tau protein pathology in Alzheimer's disease and related disorders”, Neuropathology and applied neurobiology, vol. 25 (3), pp. 171-187 (1999) T. Kimura et al., EMBO J., 26, 5143-5152, 2007T. Kimura et al., EMBO J., 26, 5143-5152, 2007 M. Vestergaard et al., Talanta, 74, 1038-1042, 2008M. Vestergaard et al., Talanta, 74, 1038-1042, 2008

しかしながら、前記従来の技術は、タウタンパク質の存在のみを検出するのであって、過剰リン酸化したタウタンパク質や局在化したタウタンパク質のような変質したタウタンパク質の存在を検出することができない。タウタンパク質異常疾患は、変質したタウタンパク質の割合が低い段階で診断を下すことができれば、例えば、リン酸化酵素阻害剤等を利用して通常のタウタンパク質としての機能を回復させることによって、早期治療が可能であると考えられる。   However, the conventional technique detects only the presence of tau protein, and cannot detect the presence of altered tau protein such as hyperphosphorylated tau protein or localized tau protein. If tau protein abnormal disease can be diagnosed at a stage where the proportion of altered tau protein is low, it can be treated early by, for example, restoring its function as a normal tau protein using a phosphorylase inhibitor or the like. Is considered possible.

本発明は、前記従来の問題点を解決して、パクリタキセル(Paclitaxel)によって安定化されたレール分子に対する生体分子モータの相対的な移動状態を観察することにより、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を、容易に、確実に検出することができるタンパク質の検出方法及び検出装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and observes the relative movement state of a biomolecular motor with respect to a rail molecule stabilized by paclitaxel, whereby the altered tau protein contained in the specimen is observed. It is an object of the present invention to provide a protein detection method and detection apparatus capable of easily and reliably detecting the ratio.

そのために、本発明のタンパク質の検出方法においては、極性を備え、該極性に応じた方向に生体分子モータが移動するレール分子と、該レール分子上を移動する生体分子モータとの相対的な移動状態に基づいて行うタンパク質の検出方法であって、安定剤によってレール分子を安定化し、該レール分子又は前記生体分子モータのいずれか一方を基材上に付着させ、タウタンパク質を含む検体を前記レール分子に供給し、該レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態又は前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動状態に基づいて、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出する。   Therefore, in the protein detection method of the present invention, a relative movement between a rail molecule having a polarity and a biomolecule motor moving in a direction corresponding to the polarity and a biomolecule motor moving on the rail molecule is provided. A method for detecting a protein based on a state, wherein a rail molecule is stabilized by a stabilizer, either the rail molecule or the biomolecule motor is attached on a substrate, and a specimen containing tau protein is added to the rail. Based on the movement state of the biomolecule motor that is supplied to the molecule and moves on the rail molecule or the movement state of the rail molecule that is moved by the biomolecule motor, the ratio of the altered tau protein contained in the specimen is detected. .

本発明の他のタンパク質の検出方法においては、さらに、安定剤によって安定化されたレール分子上の生体分子モータの運動は、前記検体に含まれる正常なタウタンパク質によって阻害され、変質したタウタンパク質によっては阻害されないことに基づいて、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出する。   In another method for detecting a protein of the present invention, the movement of a biomolecular motor on a rail molecule stabilized by a stabilizer is inhibited by a normal tau protein contained in the specimen, and is altered by a modified tau protein. Based on the fact that is not inhibited, the proportion of altered tau protein contained in the specimen is detected.

本発明の更に他のタンパク質の検出方法においては、さらに、前記安定剤はパクリタキセル又はドセタキセルである。   In still another protein detection method of the present invention, the stabilizer is paclitaxel or docetaxel.

本発明の更に他のタンパク質の検出方法においては、さらに、前記移動状態は、前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動速度、移動距離又は密度若しくは数、又は、前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動速度、移動距離又は密度若しくは数である。   In still another method for detecting a protein of the present invention, the movement state may be the movement speed, movement distance or density or number of a biomolecule motor moving on the rail molecule, or moved by the biomolecule motor. The moving speed, moving distance, density or number of rail molecules to be generated.

本発明の更に他のタンパク質の検出方法においては、さらに、基材上に付着させたレール分子に、生体分子モータが接合された微小球体を供給し、該微小球体の移動状態に基づいて前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態を判断する。   In still another protein detection method of the present invention, a microsphere having a biomolecule motor joined to a rail molecule attached on a substrate is further supplied, and the rail is based on the movement state of the microsphere. The movement state of the biomolecule motor moving on the molecule is determined.

本発明の更に他のタンパク質の検出方法においては、さらに、基材上に付着させた生体分子モータに、蛍光性を備えるレール分子を供給し、該レール分子の移動状態に基づいて前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動状態を判断する。   In still another protein detection method of the present invention, a rail molecule having fluorescence is further supplied to a biomolecule motor attached on a base material, and the biomolecule motor is based on a movement state of the rail molecule. The movement state of the rail molecule moved by is determined.

本発明の検出装置においては、極性を備え、該極性に応じた方向に生体分子モータが移動するレール分子と、該レール分子上を移動する生体分子モータとの相対的な移動状態に基づいて行うタンパク質の検出方法に使用される検出装置であって、安定剤によって安定化されたレール分子を付着させる基材の表面を底面とするメインチャネルと、該メインチャネルと交差する方向に延在し、タウタンパク質を含む検体が供給されるサブチャネルとを有し、前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態を観察可能である。   In the detection device of the present invention, the detection is performed based on the relative movement state of the rail molecule having a polarity and the biomolecule motor moving in the direction corresponding to the polarity and the biomolecule motor moving on the rail molecule. A detection device used in a protein detection method, which extends in a direction intersecting with the main channel, the main channel having the base surface of the base material to which the rail molecules stabilized by the stabilizer are attached, A subchannel to which a specimen containing tau protein is supplied, and the movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule can be observed.

本発明の他の検出装置においては、さらに、前記サブチャネルは複数であり、複数の検体に含まれるタウタンパク質による前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態への影響を同時に観察可能である。   In another detection apparatus of the present invention, the subchannel is plural, and it is possible to simultaneously observe the influence of the tau protein contained in the plurality of samples on the movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule. is there.

本発明の更に他の検出装置においては、さらに、前記メインチャネルには生体分子モータが接合された微小球体が供給され、該微小球体の移動状態に基づいて前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態が判断される。   In still another detection device of the present invention, a microsphere having a biomolecule motor joined thereto is supplied to the main channel, and the biomolecule motor moves on the rail molecule based on the movement state of the microsphere. Is determined.

本発明の更に他の検出装置においては、極性を備え、該極性に応じた方向に生体分子モータが移動するレール分子と、該レール分子上を移動する生体分子モータとの相対的な移動状態に基づいて行うタンパク質の検出方法に使用される検出装置であって、前記生体分子モータを付着させる基材の表面を底面とする複数のナノチャネルを含むナノチャネル部と、該ナノチャネル部の一端に接続され、安定剤によって安定化されたレール分子が供給されるインレット部と、前記ナノチャネル部の他端に接続されたアウトレット部であって、前記インレット部に供給され、前記ナノチャネル部を通過して排出されたレール分子を観察可能なアウトレット部とを有する。   In still another detection device of the present invention, the relative movement state between the rail molecule having a polarity and the biomolecule motor moving in the direction corresponding to the polarity and the biomolecule motor moving on the rail molecule is set. A detection device used in a protein detection method based on a nanochannel portion including a plurality of nanochannels having a bottom surface as a surface of a base material to which the biomolecule motor is attached, and one end of the nanochannel portion An inlet part to which rail molecules connected and stabilized by a stabilizer are supplied, and an outlet part connected to the other end of the nanochannel part, which is supplied to the inlet part and passes through the nanochannel part And an outlet portion through which the discharged rail molecules can be observed.

本発明の更に他の検出装置においては、さらに、前記インレット部に供給されるレール分子は蛍光性を備え、前記アウトレット部は蛍光強度を検出可能である。   In still another detection device of the present invention, the rail molecules supplied to the inlet portion have fluorescence, and the outlet portion can detect fluorescence intensity.

本発明によれば、タンパク質の検出方法においては、安定剤によってレール分子を安定化し、該レール分子又は生体分子モータのいずれか一方を基材上に付着させ、タウタンパク質を含む検体を前記レール分子に供給し、該レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態又は前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動状態に基づいて、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出する。これにより、in vitroにおいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を、容易に、確実に検出することができる。   According to the present invention, in the protein detection method, the rail molecule is stabilized by the stabilizer, either the rail molecule or the biomolecule motor is attached to the substrate, and the specimen containing the tau protein is added to the rail molecule. The ratio of the altered tau protein contained in the specimen is detected based on the movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule or the movement state of the rail molecule moved by the biomolecule motor. This makes it possible to easily and reliably detect the proportion of altered tau protein contained in the specimen in vitro.

また、検出装置においては、安定剤によって安定化されたレール分子を付着させる基材の表面を底面とするメインチャネルと、該メインチャネルと交差する方向に延在し、タウタンパク質を含む検体が供給されるサブチャネルとを有し、前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態を観察可能である。これにより、簡単な構成でありながら、in vitroにおいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を、容易に、確実に検出することができる。   Further, in the detection apparatus, a main channel having a base surface on which a rail molecule stabilized by a stabilizer is attached as a bottom surface, and a specimen including a tau protein extending in a direction intersecting the main channel are supplied. It is possible to observe the movement state of the biomolecule motor that moves on the rail molecule. Thereby, although it is a simple structure, the ratio of the altered tau protein contained in the specimen can be easily and reliably detected in vitro.

さらに、検出装置においては、生体分子モータを付着させる基材の表面を底面とする複数のナノチャネルを含むナノチャネル部と、該ナノチャネル部の一端に接続され、パクリタキセルによって安定化されたレール分子が供給されるインレット部と、前記ナノチャネル部の他端に接続されたアウトレット部であって、前記インレット部に供給され、前記ナノチャネル部を通過して排出されたレール分子を観察可能なアウトレット部とを有する。これにより、簡単な構成でありながら、in vitroにおいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を、容易に、確実に検出することができる。   Further, in the detection device, a nanochannel portion including a plurality of nanochannels whose bottom surface is a surface of a base material to which a biomolecule motor is attached, and rail molecules connected to one end of the nanochannel portion and stabilized by paclitaxel And an outlet portion connected to the other end of the nanochannel portion, the outlet portion being supplied to the inlet portion and capable of observing the rail molecules discharged through the nanochannel portion. Part. Thereby, although it is a simple structure, the ratio of the altered tau protein contained in the specimen can be easily and reliably detected in vitro.

本発明の第1の実施の形態における第1の検出装置を用いて変質したタウタンパク質を検出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to detect the altered tau protein using the 1st detection apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における微小管及びキネシンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the microtubule and kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における生体内での微小管とタウタンパク質との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the microtubule and the tau protein in the living body in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるビーズアッセイの概念図である。It is a conceptual diagram of the bead assay in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における変質したタウタンパク質を検出する方法の概念図である。It is a conceptual diagram of the method to detect the altered tau protein in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるビーズを撮影した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which image | photographed the bead in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における実験で使用したデバイスを説明する図である。It is a figure explaining the device used in the experiment in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of tau protein on the motion of kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の密度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the density of the tau protein which acts on the movement of kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすインキュベート時間の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of incubation time on the motion of kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの分子の数に及ぼすインキュベート時間の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the incubation time on the number of the molecules of kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼす微小管の状態の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the state of a microtubule on the motion of kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の密度の影響を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the influence of the density of tau protein on the motion of kinesin in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるグライディングアッセイの概念図である。It is a conceptual diagram of the gliding assay in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における変質したタウタンパク質を検出する方法の概念図である。It is a conceptual diagram of the method to detect the altered tau protein in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における微小管を撮影した顕微鏡写真である。It is the microscope picture which image | photographed the microtubule in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における実験で使用したデバイスを説明する図である。It is a figure explaining the device used in the experiment in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of tau protein on the motion of kinesin in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるキネシンの動きを第1の実施の形態と比較した図である。It is the figure which compared the motion of the kinesin in the 2nd Embodiment of this invention with 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすインキュベート時間の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of incubation time on the motion of kinesin in the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2は本発明の第1の実施の形態における微小管及びキネシンを示す模式図、図3は本発明の第1の実施の形態における生体内での微小管とタウタンパク質との関係を示す模式図である。なお、図2において、(a)は微小管及びキネシンのみを示す図、(b)は神経細胞内での微小管及びキネシンを示す図であり、図3において、(a)は安定した微小管を示す図、(b)は分解した微小管を示す図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing microtubules and kinesin in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between microtubules and tau protein in the living body in the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram showing only microtubules and kinesin, FIG. 2B is a diagram showing microtubules and kinesins in nerve cells, and FIG. 3A is a stable microtubule. (B) is a figure which shows the decomposed | disassembled microtubule.

図において、31は生体内におけるレール分子の一種である微小管であり、32は生体内における神経細胞51のような細胞内において細胞小器官等の被輸送物質36を輸送する生体分子モータの一種であるキネシンである。   In the figure, 31 is a microtubule that is a kind of rail molecule in the living body, and 32 is a kind of biomolecular motor that transports a transported substance 36 such as an organelle in a cell such as a nerve cell 51 in the living body. It is kinesin.

生体分子モータは、モータタンパク質(モータプロテイン:Motor Protein)とも称されるものであり、極性を有する細胞骨格繊維に結合し、該細胞骨格繊維沿いに一定方向に移動する。そして、細胞内には数十種類の生体分子モータが存在し、本実施の形態における生体分子モータは、いかなる種類のものであってもよく、例えば、ミオシン(Myosin)、ダイニン(Dynein)等であってもよいが、本発明の発明者は、生体分子モータとしてキネシン32を使用して実験を行ったので、ここでは、生体分子モータがキネシン32である場合について説明する。   The biomolecular motor is also called a motor protein (Motor Protein), which binds to a cytoskeletal fiber having polarity and moves in a certain direction along the cytoskeletal fiber. There are dozens of types of biomolecular motors in the cell, and the biomolecular motor in the present embodiment may be of any type, such as myosin, dynein, etc. However, since the inventor of the present invention conducted an experiment using the kinesin 32 as a biomolecule motor, the case where the biomolecule motor is the kinesin 32 will be described here.

また、生体分子モータが移動するためのレール分子は、細胞内においては、前述のように細胞骨格繊維であり、例えば、アクチンフィラメント(Actin Filament)であってもよいが、本発明の発明者はレール分子として微小管31を使用して実験を行ったので、ここでは、レール分子が微小管31である場合について説明する。   In addition, the rail molecule for moving the biomolecular motor is a cytoskeletal fiber in the cell as described above, and may be, for example, an actin filament, but the inventor of the present invention Since the experiment was performed using the microtubule 31 as the rail molecule, here, the case where the rail molecule is the microtubule 31 will be described.

なお、微小管31は、3種類存在する細胞骨格繊維の1つであり、モノマーであるチューブリンを重合することによって得られる直径約25〔nm〕、長さ数十〔μm〕の円筒状構造を備えるフィラメント、すなわち、繊維である。なお、チューブリンは、α−チューブリン及びβ−チューブリンという2個の球状ポリペプチドが、非共有結合によって固く結合したヘテロ二量体である。   The microtubule 31 is one of three types of cytoskeletal fibers, and is a cylindrical structure having a diameter of about 25 [nm] and a length of several tens [μm] obtained by polymerizing tubulin as a monomer. A filament comprising: a fiber. Tubulin is a heterodimer in which two globular polypeptides, α-tubulin and β-tubulin, are tightly bound by noncovalent bonds.

また、微小管31は極性を有し、一方の端(図2における右端)がプラス端であり、他方の端(図2における左端)がマイナス端である。プラス端とマイナス端とは、微小管31を構成するサブユニットであるチューブリンが重合する速度によって識別され、重合する速度が高く、速く伸長する端がプラス端と呼ばれ、重合する速度が低く、ゆっくりと伸長する端がマイナス端と呼ばれる。   The microtubule 31 has polarity, and one end (the right end in FIG. 2) is a plus end, and the other end (the left end in FIG. 2) is a minus end. The positive end and the negative end are identified by the rate at which tubulin, a subunit constituting the microtubule 31, is polymerized, and the rate at which polymerization is high is called the positive end. The end that slowly extends is called the minus end.

一方、キネシン32は、ヘッド(頭)部が10〔nm〕、全長が80〔nm〕程度のタンパク分子である。そして、2個の球形のヘッド部と細長いより合わせコイル部とを有し、ヘッド部が微小管31への付着と解離とを交互に繰り返すことによって、両手で繊維を手繰るように、1歩ずつ前進する。この場合、キネシン32の運動は、8〔nm〕のステップから成り、最大速度が800〔nm/sec〕程度であり、図2において矢印で示されるように、微小管31上をマイナス端側からプラス端側に向けて移動する。また、キネシン32の発生力は5〜8〔pN〕である。   On the other hand, kinesin 32 is a protein molecule having a head portion of about 10 nm and a total length of about 80 nm. And it has two spherical head parts and an elongated twisted coil part, and the head part alternately repeats the attachment and dissociation to the microtubules 31 so that the fibers can be handled with both hands. Move forward step by step. In this case, the motion of the kinesin 32 consists of 8 [nm] steps, and the maximum speed is about 800 [nm / sec]. As shown by the arrows in FIG. Move toward the positive end. The generative force of kinesin 32 is 5 to 8 [pN].

生体内における微小管31、特に脳神経細胞の微小管31にはタウタンパク質と呼ばれるMAPが付着する。図3(a)に示されるように、正常なタウタンパク質、すなわち、正常なタウは、チューブリンの重合及び微小管31の安定に寄与する。しかし、図3(b)に示されるように、変質したタウタンパク質、すなわち、変質したタウは、凝集体を形成して微小管31から離脱するので、微小管31が分解してしまう。   MAP called tau protein adheres to the microtubule 31 in the living body, in particular, the microtubule 31 of the cranial nerve cell. As shown in FIG. 3A, normal tau protein, that is, normal tau, contributes to tubulin polymerization and microtubule 31 stability. However, as shown in FIG. 3B, the altered tau protein, that is, the altered tau forms an aggregate and leaves the microtubule 31, so that the microtubule 31 is decomposed.

なお、ここでは、タウタンパク質(tau protein)と正常なタウ(healthy tau)とは同義であり、異常なタウタンパク質(degenerated tau)と凝集体を形成したタウタンパク質(protein assembled in the tangles(NFTs))、及び、部分的に消化された又は機能不全となったタンパク質(protein partially digested or dysfunctional in any way)とは同義であり、変質したタウ(mutated tau)と変質したタウタンパク質(tau protein with mutation)とは同義であり、高リン酸化したタウ(hyperphosphorylated tau)は、過剰にリン酸化されてMTに結合不能なタウタンパク質(tau protein which is excessively phosphorylated and not capable of binding to MTs)と同義であり、局在化したタウ(localized tau)は、所定位置にいるタウタンパク質(tau protein in the known location)と同義であり、凝集したタウ(tangled tau)は、凝集体を形成したタウ(tau assembled in tangles such as NFTs)と同義であるものとする。   In addition, tau protein (tau protein) and normal tau (healthy tau) are synonymous here, and tau protein (protein assembled in the tangles (NFTs) which formed an aggregate with abnormal tau protein (degenerated tau) ) And partially digested or dysfunctional in any way, altered tau protein and altered tau protein tau protein w ) And hyperphosphorylated tau is hyperphosphorylated Tau protein that is not able to bind to MT (tau protein whis is positively phosphorylated and not capturable of binding to MTs), and localized tau is located in a predetermined position. It is synonymous with the known location, and the aggregated tau is synonymous with the tau that has formed an aggregate (tau assembled in tangs sach as NFTs).

次に、本実施の形態における変質したタウタンパク質を検出する方法について説明する。   Next, a method for detecting altered tau protein in the present embodiment will be described.

図1は本発明の第1の実施の形態における第1の検出装置を用いて変質したタウタンパク質を検出する方法を説明する図、図4は本発明の第1の実施の形態におけるビーズアッセイの概念図、図5は本発明の第1の実施の形態における変質したタウタンパク質を検出する方法の概念図、図6は本発明の第1の実施の形態におけるビーズを撮影した顕微鏡写真である。なお、図1において、(a)〜(d)は各工程を示す図、(c−1)、(c−2)、(d−1)及び(d−2)は(c)及び(d)の要部拡大図であり、図5において、(a)はキネシンの運動が阻害された状態を示す図、(b)はキネシンの運動が正常な状態を示す図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a method for detecting altered tau protein using the first detection apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of a bead assay according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a conceptual diagram, FIG. 5 is a conceptual diagram of a method for detecting altered tau protein in the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a photomicrograph of the beads in the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, (a) to (d) are diagrams showing respective steps, and (c-1), (c-2), (d-1), and (d-2) are (c) and (d). FIG. 5A is a diagram illustrating a state in which kinesin movement is inhibited, and FIG. 5B is a diagram illustrating a state in which kinesin movement is normal.

本発明の発明者は、生体外、すなわち、in vitroにおいてタンパク質を検出する検出装置として、後述される第1及び第2の検出装置と、これら第1及び第2の検出装置を使用する第1及び第2のタンパク質の検出方法とを発明した。   The inventor of the present invention uses first and second detection devices described later as a detection device that detects proteins in vitro, that is, in vitro, and a first that uses these first and second detection devices. And a second protein detection method.

本実施の形態においては、第1のタンパク質の検出方法について説明する。ここでは、第1のタンパク質の検出方法として、変質したタウタンパク質を検出する方法についてのみ説明する。具体的には、図4に示されるような「ビーズアッセイ」(Bead Assay、in vitro Bead Assay)と称されるタンパク質に付着したビーズ36aを観察することによってタンパク質を検出する方法であって、ビーズ36aが付着したキネシン32の、ガラス板等から成る基材22上に固定された微小管31に沿った移動状態を観察することによって、検体に含まれる変質したタウタンパク質の存在や割合を判断する方法である。   In the present embodiment, a method for detecting the first protein will be described. Here, only a method for detecting altered tau protein will be described as a first protein detection method. Specifically, a method for detecting a protein by observing a bead 36a attached to a protein called “bead assay” (Bead Assay, in vitro Bead Assay) as shown in FIG. By observing the movement state of the kinesin 32 attached with 36a along the microtubule 31 fixed on the base material 22 made of a glass plate or the like, the presence or proportion of the altered tau protein contained in the specimen is determined. Is the method.

この場合、微小管31としては、安定剤によって安定化されたものを使用する。安定剤としては、タキサン(Taxane)系の化合物であるパクリタキセル(Paclitaxel)やドセタキセル(Docetaxel)を使用することができるが、ここでは、パクリタキセルを使用した例について説明する。すなわち、パクリタキセルによって安定化された微小管(Taxol−stabilized Microtubule)31を使用した例について説明する。このような微小管31は、パクリタキセルによってチューブリンの重合状態が安定的に維持されており、タウタンパク質のようなMAPを含んでいない。具体的には、豚の脳から採取したチューブリンをMgSO4 (1〔mM〕)及びGTP(1〔mM〕)を含むBRB80緩衝液(80〔mM〕 PIPES−NaOH pH=6.8、1〔mM〕 MgCl2 1〔mM〕 EGTA)内で重合させて微小管31を生成した。そして、37〔℃〕で30分間インキュベートした後、微小管31は、パクリタキセル(40〔μM〕)で安定化させられ、パクリタキセル(20〔μM〕)を含むBRB80緩衝液内で100倍に希釈された。なお、実験に応じて、微小管31は、タウタンパク質及びパクリタキセルの両方を含むBRB80緩衝液内で希釈される。 In this case, the microtubule 31 is stabilized with a stabilizer. As the stabilizer, taxane-based compounds such as paclitaxel and docetaxel can be used. Here, an example using paclitaxel will be described. That is, an example in which a microtubule (Taxol-stabulated Microtube) 31 stabilized by paclitaxel is used will be described. In such a microtubule 31, the polymerization state of tubulin is stably maintained by paclitaxel and does not contain MAP such as tau protein. Specifically, tubulin collected from pig brain was used in a BRB80 buffer solution (80 [mM] PIPES-NaOH pH = 6.8, 1 containing MgSO 4 (1 [mM]) and GTP (1 [mM]). [mM] by polymerizing in MgCl 2 1 [mM] EGTA) in generating the microtubules 31. After incubating at 37 [° C.] for 30 minutes, the microtubule 31 is stabilized with paclitaxel (40 [μM]) and diluted 100 times in a BRB80 buffer containing paclitaxel (20 [μM]). It was. Note that, depending on the experiment, the microtubule 31 is diluted in a BRB80 buffer containing both tau protein and paclitaxel.

本実施の形態においては、「特許文献1」に記載された発明と同様に、所定波長の光を照射することによってキネシン32を失活させることにより、微小管31をキネシン32によって固定する方法を採用した。該方法においては、まず、基材22の表面に多数のキネシン32の分子を固定する。ここに微小管31を導入して、ATPを与えるとキネシン32の生体分子モータとしての作用によって、微小管31が動き出す。すなわち、基材22の表面に固定されたキネシン32の分子が微小管31上を移動するので、微小管31が基材22の表面を移動することになる。そして、前記微小管31が所望の位置に到達すると、キネシン32に所定波長の光を照射する。これにより、キネシン32は、失活し、該キネシン32のヘッド部に微小管31が付着した状態で、動きを停止する。そのため、微小管31が停止する。この場合、キネシン32のヘッド部が微小管31に付着した状態を維持するので、微小管31が固定される。   In the present embodiment, as in the invention described in “Patent Document 1”, a method of fixing the microtubule 31 with the kinesin 32 by inactivating the kinesin 32 by irradiating light of a predetermined wavelength. Adopted. In this method, first, a large number of kinesin 32 molecules are immobilized on the surface of the substrate 22. When the microtubule 31 is introduced here and ATP is given, the microtubule 31 starts to move by the action of the kinesin 32 as a biomolecular motor. That is, since the molecule of kinesin 32 fixed on the surface of the base material 22 moves on the microtubule 31, the microtubule 31 moves on the surface of the base material 22. When the microtubule 31 reaches a desired position, the kinesin 32 is irradiated with light having a predetermined wavelength. As a result, the kinesin 32 is deactivated and stops moving while the microtubule 31 is attached to the head portion of the kinesin 32. Therefore, the microtubule 31 stops. In this case, the head portion of the kinesin 32 is maintained attached to the microtubule 31, so that the microtubule 31 is fixed.

そして、キネシン32の移動状態を観察するために、キネシン32がコーティングされたビーズ36aを被輸送物質36として使用する。具体的には、ビオチン化されたキネシン(Biotinylated Kinesin)(ビオチン−カルボキシル−キャリア−タンパク質(BCCP)と呼ばれるビオチン依存酵素(Biotin−dependent Enzyme)を有するGST−410−BCCPキネシン)が実験に使用された。ビオチン化されたキネシンは、大腸菌から採取したものである。培養及び精製の後、ビオチン化されたキネシンの濃度は、0.07〔mg/ml〕である。   And in order to observe the movement state of the kinesin 32, the bead 36a coated with the kinesin 32 is used as the transported material 36. Specifically, biotinylated kinesin (GST-410-BCCP kinesin), which has a biotin-dependent enzyme (Biotin-dependent Enzyme) called biotin-carboxyl-carrier-protein (BCCP), was used in the experiment. It was. Biotinylated kinesin was collected from E. coli. After cultivation and purification, the concentration of biotinylated kinesin is 0.07 [mg / ml].

また、ビーズ36aは、ストレプトアビジン(Streptavidin)がコートされた市販の微小球体(CP01N/6905、Bangs Laboratories Inc.製)であって、直径が0.49〔μm〕である。キネシン32の分子をビーズ36aに付着させるために、特定のアビジン−ビオチンバインディング(Avidin−Biotin Binding)を使用する。   The beads 36a are commercially available microspheres (CP01N / 6905, manufactured by Bangs Laboratories Inc.) coated with streptavidin and have a diameter of 0.49 [μm]. A specific avidin-biotin binding is used to attach the kinesin 32 molecule to the beads 36a.

さらに、2種類の組み換え型タウタンパク質(Tau−441 human 2N4R)を使用する。1つは正常なタウタンパク質(T0576、Sigma)であり、もう1つは変質したタウタンパク質(Mutated Tau)(P301L、rPeptide)である。   In addition, two types of recombinant tau protein (Tau-441 human 2N4R) are used. One is normal tau protein (T0576, Sigma) and the other is altered Tau protein (P301L, rPeptide).

パクリタキセルによって安定化された微小管31は、前述のように、MAPを含んでいない。そのため、パクリタキセルによって安定化された微小管31にタウタンパク質を付着させると、図5(a)に示されるように、キネシン32の分子は、その動作が阻害され、動作が遅くなったり、微小管31から離脱したりしてしまうと考えられる。しかし、パクリタキセルによって安定化された微小管31にタウタンパク質を付着させない場合には、図5(b)に示されるように、キネシン32は、その動作が阻害されることがないので、動作が正常であり、微小管31から離脱しにくいと考えられる。つまり、in vitroにおいては、パクリタキセルによって安定化された微小管31にタウタンパク質が付着しているか否かによって、微小管31上を移動するキネシン32の分子の移動速度及び移動距離、並びに、微小管31上に存在するキネシン32の分子の密度(又は数)に差異が生じる、と考えられる。   As described above, the microtubule 31 stabilized by paclitaxel does not contain MAP. Therefore, when tau protein is attached to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel, as shown in FIG. 5 (a), the molecule of kinesin 32 is hindered in its operation, and the operation becomes slow, It is thought that it will leave from 31. However, when tau protein is not attached to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel, as shown in FIG. 5B, the operation of kinesin 32 is not hindered, so that the operation is normal. It is considered that it is difficult to detach from the microtubule 31. That is, in vitro, depending on whether tau protein is attached to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel, the moving speed and moving distance of the molecule of kinesin 32 moving on the microtubule 31, and the microtubule It is considered that there is a difference in the density (or number) of the molecules of kinesin 32 present on 31.

一方、タウタンパク質は、正常なものである場合には、パクリタキセルによって安定化された微小管31に付着するであろうが、変質して凝集体を形成している場合には、パクリタキセルによって安定化された微小管31に付着しないであろう、と考えられる。つまり、パクリタキセルによって安定化された微小管31にタウタンパク質を供給すると、当該タウタンパク質が正常なものである場合には、図5(a)に示される場合と同様に、キネシン32の分子の移動状態、すなわち、移動速度、移動距離及び密度(又は数)に影響を及ぼすが、当該タウタンパク質が変質したものである場合には、図5(b)に示される場合と同様に、キネシン32の移動状態に影響を及ぼすことがない、と考えられる。   On the other hand, if the tau protein is normal, it will adhere to the microtubules 31 stabilized by paclitaxel, but if it has deteriorated to form an aggregate, it will be stabilized by paclitaxel. It is thought that it will not adhere to the formed microtubule 31. That is, when tau protein is supplied to microtubules 31 stabilized by paclitaxel, when the tau protein is normal, the movement of the molecule of kinesin 32 is performed as in FIG. 5 (a). When the tau protein is altered, although it affects the state, that is, the moving speed, the moving distance, and the density (or number), as in the case shown in FIG. It is considered that the movement state is not affected.

したがって、被験者から採取したタウタンパク質を含む検体をパクリタキセルによって安定化された微小管31に供給し、キネシン32の移動状態を観察すれば、該移動状態に基づいて検体に含まれるタウタンパク質が正常なものであるか変質したものであるかを判断することができ、さらに、変質したタウタンパク質の割合をも検出することが可能となる。   Therefore, if a specimen containing tau protein collected from a subject is supplied to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel and the movement state of kinesin 32 is observed, the tau protein contained in the specimen is normal based on the movement state. It is possible to determine whether the protein is an altered or altered protein, and it is also possible to detect the proportion of altered tau protein.

本発明の発明者は、このような知見に基づいて、異常な、すなわち、変質したタウタンパク質を検出する方法を発明した。この場合、図1に示されるような検出装置を用いて変質したタウタンパク質を検出することができる。   The inventor of the present invention has invented a method for detecting an abnormal, ie, altered, tau protein based on such findings. In this case, the altered tau protein can be detected using a detection apparatus as shown in FIG.

図1において、21はPDMS(Poly−dimethylsiloxane)フィルムであり、該PDMSフィルム21には、直線状に延在する1本のメインチャネル26と、該メインチャネル26と交差する方向に延在する(図示される例においては、直交するように延在する)2本のサブチャネル29が形成されている。そして、該サブチャネル29の一方を第1サブチャネル29aと称し、他方を第2サブチャネル29bと称することとする。なお、前記PDMSフィルム21の下面にはガラススライドである基材22が付着しており、該基材22の表面がメインチャネル26及びサブチャネル29の底面として機能する。   In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a PDMS (Poly-dimethylsiloxane) film. The PDMS film 21 has one main channel 26 extending linearly and extending in a direction crossing the main channel 26 ( In the example shown, two subchannels 29 are formed which extend orthogonally. One of the subchannels 29 is referred to as a first subchannel 29a, and the other is referred to as a second subchannel 29b. A base material 22 that is a glass slide is attached to the lower surface of the PDMS film 21, and the surface of the base material 22 functions as the bottom surface of the main channel 26 and the subchannel 29.

そして、図1(b)に示されるように、メインチャネル26の底面に微小管31を固定する。なお、該微小管31はパクリタキセルによって安定化されたものである。続いて、サブチャネル29内にタウタンパク質の溶液を注入する。この場合、図1(c)に示されるように、第1サブチャネル29aには、正常なタウタンパク質の溶液を注入し、第2サブチャネル29bには、変質したタウタンパク質の溶液を注入する。すると、図1(c−1)に示されるように、正常なタウタンパク質は微小管31に付着するが、図1(c−2)に示されるように、変質したタウタンパク質は微小管31に付着しない。   Then, as shown in FIG. 1 (b), the microtubule 31 is fixed to the bottom surface of the main channel 26. The microtubule 31 is stabilized by paclitaxel. Subsequently, a solution of tau protein is injected into the subchannel 29. In this case, as shown in FIG. 1C, a normal tau protein solution is injected into the first subchannel 29a, and a modified tau protein solution is injected into the second subchannel 29b. Then, as shown in FIG. 1 (c-1), normal tau protein adheres to the microtubule 31, but as shown in FIG. 1 (c-2), the altered tau protein enters the microtubule 31. Does not adhere.

続いて、図1(d)に示されるように、メインチャネル26内にキネシン32がコーティングされたビーズ36aを供給し、キネシン32を活性化する。すると、該キネシン32は、ビーズ36aとともに、微小管31上を移動するが、図1(d−1)に示されるように、正常なタウタンパク質が付着している箇所では、その動作が阻害され、動作が遅くなったり、微小管31から離脱したりしてしまう。これに対し、図1(d−2)に示されるように、タウタンパク質が付着していない箇所では、その動作が阻害されることがないので、キネシン32は、ビーズ36aとともに、スムーズに移動し、かつ、微小管31から離脱してしまうこともない。   Subsequently, as shown in FIG. 1D, beads 36a coated with kinesin 32 are supplied into the main channel 26, and the kinesin 32 is activated. Then, the kinesin 32 moves on the microtubule 31 together with the beads 36a. However, as shown in FIG. 1 (d-1), the operation is inhibited at the place where the normal tau protein is attached. The operation becomes slow or the microtubule 31 is detached. On the other hand, as shown in FIG. 1 (d-2), the kinesin 32 moves smoothly together with the beads 36a because the operation is not hindered at the place where the tau protein is not attached. And it does not detach from the microtubule 31.

なお、図6には、本発明の発明者が撮影したキネシン32がコーティングされたビーズ36aの顕微鏡写真が示されている。   FIG. 6 shows a photomicrograph of the bead 36a coated with kinesin 32 taken by the inventor of the present invention.

このようにして、正常なタウタンパク質が供給された箇所と変質したタウタンパク質が供給された箇所とにおける微小管31上のキネシン32の移動状態をあらかじめ観察して記録しておき、被験者から採取したタウタンパク質を含む検体を供給した箇所におけるキネシン32の移動状態を記録結果と比較することによって、前記検体に変質したタウタンパク質が含まれるか否かを判断することが可能となり、さらに、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を判断することも可能となる。   In this way, the state of movement of the kinesin 32 on the microtubule 31 between the location where the normal tau protein was supplied and the location where the altered tau protein was supplied was observed and recorded in advance and collected from the subject. By comparing the movement state of kinesin 32 at the location where the sample containing tau protein is supplied with the recorded result, it becomes possible to determine whether or not the sample contains altered tau protein. It is also possible to determine the proportion of altered tau protein contained.

次に、本実施の形態において、本発明の発明者が行った実験の方法、及び、実験で使用したデバイスの構造について説明する。   Next, in this embodiment mode, a method of an experiment performed by the inventor of the present invention and a structure of a device used in the experiment will be described.

図7は本発明の第1の実施の形態における実験で使用したデバイスを説明する図である。なお、図において、(a)はフローセルを示す図、(b)は第1の検出装置の模式図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining a device used in an experiment in the first embodiment of the present invention. In addition, in the figure, (a) is a figure which shows a flow cell, (b) is a schematic diagram of a 1st detection apparatus.

本発明の発明者は、図7(a)に示されるようなフローセル10を使用して基礎実験を行った。前記フローセル10は、ガラス板等から成る透明な板材としての一対のカバースリップ12と、該カバースリップ12同士の間隔を保持する一対の間隔保持部材13とを備える。該間隔保持部材13は、例えば、グリースを含浸させた板紙から成る。前記一対のカバースリップ12と一対の間隔保持部材13とによって周囲を画定した空間内に微小管31及びキネシン32がコーティングされたビーズ36aを供給して、微小管31上のキネシン32の移動状態を観察する。   The inventor of the present invention conducted a basic experiment using a flow cell 10 as shown in FIG. The flow cell 10 includes a pair of cover slips 12 as a transparent plate material made of a glass plate or the like, and a pair of interval holding members 13 for holding an interval between the cover slips 12. The spacing member 13 is made of paperboard impregnated with grease, for example. The bead 36a coated with the microtubule 31 and the kinesin 32 is supplied into a space demarcated by the pair of cover slips 12 and the pair of spacing members 13, and the movement state of the kinesin 32 on the microtubule 31 is changed. Observe.

また、検体に変質したタウタンパク質が含まれるか否かを判断したり、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を判断したりするために使用する最終的な第1の検出装置は、図7(b)に示されるような微小フルイディックスチップ(Micro−Fluidics Chip)としての第1のチップ20である。該第1のチップ20は、ガラススライドである基材22と、該基材22の表面に付着するPDMSフィルム21とを有し、該PDMSフィルム21には、前述のように、直線状に延在する1本のメインチャネル26と、該メインチャネル26に直交するように延在する2本のサブチャネル29とが形成されている。そして、該サブチャネル29の一方を第1サブチャネル29aと称し、他方を第2サブチャネル29bと称することとする。なお、前記PDMSフィルム21の下面には基材22が付着しているので、該基材22の表面がメインチャネル26及びサブチャネル29の底面として機能する。   In addition, the final first detection apparatus used for determining whether or not the sample contains altered tau protein or for judging the proportion of altered tau protein contained in the sample is shown in FIG. It is the 1st chip | tip 20 as a micro fluidic chip | tip (Micro-Fluidics Chip) as shown in (b). The first chip 20 has a base material 22 that is a glass slide and a PDMS film 21 that adheres to the surface of the base material 22, and the PDMS film 21 extends linearly as described above. One main channel 26 and two subchannels 29 extending so as to be orthogonal to the main channel 26 are formed. One of the subchannels 29 is referred to as a first subchannel 29a, and the other is referred to as a second subchannel 29b. Since the base material 22 is attached to the lower surface of the PDMS film 21, the surface of the base material 22 functions as the bottom surfaces of the main channel 26 and the subchannel 29.

前記PDMSフィルム21は、「特許文献1」に記載された発明と同様に、フォトリソグラフィー技術を利用して作成される。例えば、MicroChem社から市販されているレジストであるSU−8 50を使用して、図示されないシリコンウェハの表面に、前記メインチャネル26及びサブチャネル29に対応する形状の高さ50〔μm〕程度の凸パターンを形成する。次に、前記シリコンウェハの表面に、例えば、Dow Corning社から市販されているSilgard 184等のPDMSのプレポリマを塗布し、該プレポリマを硬化させた後、剥(はく)離させる。これにより、図7(b)に示されるようなPDMSフィルム21を得ることができる。   The PDMS film 21 is produced by using a photolithography technique in the same manner as the invention described in “Patent Document 1”. For example, using SU-850, which is a resist commercially available from MicroChem, a surface of a silicon wafer (not shown) having a shape corresponding to the main channel 26 and the subchannel 29 and having a height of about 50 [μm]. A convex pattern is formed. Next, a PDMS prepolymer such as Silgard 184 commercially available from Dow Corning, for example, is applied to the surface of the silicon wafer, the prepolymer is cured, and then peeled off. Thereby, the PDMS film 21 as shown in FIG. 7B can be obtained.

最後に、前記PDMSフィルム21を、酸素プラズマに曝(さら)した(50〔sccm〕、20〔Pa〕、65〔W〕、8〔sec〕)後に、基材22の表面に密着するように接合する。   Finally, after the PDMS film 21 is exposed to oxygen plasma (50 [sccm], 20 [Pa], 65 [W], 8 [sec]), the PDMS film 21 is brought into close contact with the surface of the substrate 22. Join.

なお、本発明の発明者が作成した第1のチップ20において、メインチャネル26の深さ、幅及び長さは、それぞれ、50〔μm〕、200〔μm〕及び20〔mm〕であり、各サブチャネル29の深さ、幅及び長さは、それぞれ、50〔μm〕、100〔μm〕及び15〔mm〕である。   In the first chip 20 created by the inventor of the present invention, the depth, width and length of the main channel 26 are 50 [μm], 200 [μm] and 20 [mm], respectively. The depth, width and length of the subchannel 29 are 50 [μm], 100 [μm] and 15 [mm], respectively.

さらに、本発明の発明者は、DIC(Differential Interference Contrast:微分干渉コントラスト)セットアップを備える倒立顕微鏡(Olympus社 IX−71)を実験の観察のために使用した。そして、Photometrics社製のカメラ(Cascade 512II)を使用して画像を実験データとして記録し、記録された実験データをソフトウェアであるMetaMorph及びCosmosを使用して処理した。   Furthermore, the inventors of the present invention used an inverted microscope (Olympus IX-71) equipped with a DIC (Differential Interference Contrast) setup for observation of the experiment. Then, an image was recorded as experimental data using a photometrics camera (Cascade 512II), and the recorded experimental data was processed using the software MetaMorph and Cosmos.

そして、フローセル10は、倒立顕微鏡のステージに直接保持されるようにした。また、図7(b)に示されるように、第1のチップ20には、Kd Scientific社製のシリンジポンプ41を2つ接続した。各シリンジポンプ41は、接続管42を介して、メインチャネル26の出口26out及びサブチャネル29の出口29outに、それぞれ、接続され、メインチャネル26及びサブチャネル29内の液体を吸い出すために使用される。なお、図7(b)において、26in及び29inは、メインチャネル26及びサブチャネル29の入口である。   The flow cell 10 was directly held on the stage of an inverted microscope. Further, as shown in FIG. 7B, two syringe pumps 41 made by Kd Scientific were connected to the first chip 20. Each syringe pump 41 is connected to the outlet 26out of the main channel 26 and the outlet 29out of the subchannel 29 via the connection pipe 42, respectively, and is used to suck out the liquid in the main channel 26 and the subchannel 29. . In FIG. 7B, 26 in and 29 in are entrances of the main channel 26 and the sub channel 29.

キネシン32の活動を検出するために、微小管31に沿ったキネシン32の動作を観察する必要がある。そこで、前述のように、キネシン32がコーティングされたビーズ36aを使用することによって、DICセットアップを用いて固定された微小管31に沿ったキネシン32の移動状態、典型的には、平均移動速度を計測することが可能となる。   In order to detect the activity of the kinesin 32, it is necessary to observe the movement of the kinesin 32 along the microtubule 31. Therefore, as described above, by using the bead 36a coated with kinesin 32, the movement state of the kinesin 32 along the microtubule 31 fixed by using the DIC setup, typically, the average moving speed is obtained. It becomes possible to measure.

実験では、負帯電したタンパク質に結合可能なポリカチオン(Polycation)であるPLL(Poly−L−Lysine:ポリエルリジン)をコーティングしたガラス板から成るカバースリップ12及び基材22を微小管31の固定に使用した。なお、タウタンパク質の付着した微小管31を用意するためには、2つの方法がある。   In the experiment, a cover slip 12 composed of a glass plate coated with PLL (Poly-L-Lysine), which is a polycation capable of binding to a negatively charged protein, and a base material 22 are used for fixing the microtubule 31. did. There are two methods for preparing the microtubule 31 to which the tau protein is attached.

第1の方法は、タウタンパク質の付着した微小管31(TMT:正常なタウタンパク質が供給された微小管31、又は、MuTMT:変質したタウタンパク質が供給された微小管31)を別々に用意する方法である。この場合、正常なタウタンパク質を含むBRB80緩衝液又は変質したタウタンパク質を含むBRB80緩衝液で100倍に希釈された微小管31を、チューブ内において37〔℃〕で30分間インキュベートする。そして、タウタンパク質の付着した微小管31をPLLでコーティングしたフローセル10内に注入し、3分間インキュベートする。キネシン32がコーティングされたビーズ36aを流した後、1〔mM〕のATP溶液を流し込んでキネシン32を活性化する。   In the first method, microtubules 31 to which tau protein is attached (TMT: microtubule 31 to which normal tau protein is supplied or MuTMT: microtubule 31 to which altered tau protein is supplied) are prepared separately. Is the method. In this case, the microtubule 31 diluted 100-fold with a BRB80 buffer containing normal tau protein or a BRB80 buffer containing altered tau protein is incubated at 37 [° C.] for 30 minutes in the tube. Then, the microtubule 31 to which the tau protein is adhered is injected into the flow cell 10 coated with PLL and incubated for 3 minutes. After flowing the beads 36a coated with kinesin 32, 1 [mM] ATP solution is poured to activate kinesin 32.

また、第2の方法は、現場(on−site)で付着させるものである。この場合、BRB80緩衝液内で100倍に希釈された微小管31を、まず、PLLでコーティングしたフローセル10内で不動化するために3分間インキュベートする。そして、タウタンパク質を微小管31に付着させるために、タウタンパク質の溶液を注入する。続いて、後述されるように相違する時間だけ、タウタンパク質を微小管31に付着させるためのインキュベートを行う。これによって得られたタウタンパク質の付着した微小管31(TMT)を、1〔mM〕のATP溶液の存在下でのキネシン32がコーティングされたビーズ36aの動作を観察するために使用する。   The second method is an on-site deposition. In this case, the microtubule 31 diluted 100 times in the BRB80 buffer is first incubated for 3 minutes to be immobilized in the flow cell 10 coated with PLL. Then, in order to attach the tau protein to the microtubule 31, a tau protein solution is injected. Subsequently, as described later, incubation for attaching the tau protein to the microtubule 31 is performed for different times. The microtubule 31 (TMT) to which the tau protein is attached is used to observe the operation of the bead 36a coated with kinesin 32 in the presence of 1 [mM] ATP solution.

第2の方法、すなわち、現場(on−site)で付着させる方法では、図1に示されるような第1の検出装置も使用した。メインチャネル26は、まず、PLLでコーティングされ、そして、微小管31がメインチャネル26内に固定される。タウタンパク質の溶液が一方のサブチャネル29に注入され、対照実験として、BRB80緩衝液が他方のサブチャネル29に注入される。25分間インキュベートした後、キネシン32がコーティングされたビーズ36aをメインチャネル26内に流し込む。最後に、1〔mM〕のATP溶液を加えて、ビーズ36aに付着したキネシン32を活性化する。   In the second method, i.e. on-site deposition, the first detector as shown in Fig. 1 was also used. The main channel 26 is first coated with PLL, and the microtubule 31 is fixed in the main channel 26. A solution of tau protein is injected into one subchannel 29 and, as a control experiment, BRB80 buffer is injected into the other subchannel 29. After incubating for 25 minutes, beads 36 a coated with kinesin 32 are poured into the main channel 26. Finally, 1 [mM] ATP solution is added to activate the kinesin 32 attached to the beads 36a.

次に、本発明の発明者が行った実験の内容及び結果について説明する。   Next, the contents and results of the experiment conducted by the inventor of the present invention will be described.

図8は本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の影響を示す図、図9は本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の密度の影響を示す図、図10は本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすインキュベート時間の影響を示す図、図11は本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの分子の数に及ぼすインキュベート時間の影響を示す図、図12は本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼす微小管の状態の影響を示す図、図13は本発明の第1の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の密度の影響を示す第2の図である。   FIG. 8 is a diagram showing the effect of tau protein on kinesin movement in the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is the effect of tau protein density on kinesin movement in the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing the effect of incubation time on the movement of kinesin in the first embodiment of the present invention, and FIG. 11 is the effect on the number of molecules of kinesin in the first embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram showing the influence of incubation time, FIG. 12 is a diagram showing the influence of the state of microtubules on the movement of kinesin in the first embodiment of the present invention, and FIG. 13 is kinesin in the first embodiment of the present invention. It is a 2nd figure which shows the influence of the density | concentration of the tau protein which acts on movement.

本発明の発明者は、相違する3つの条件で実験を行った。   The inventor of the present invention conducted experiments under three different conditions.

第1の条件は、前述の第1の方法に対応し、フローセル10内に微小管31を固定する前に、タウタンパク質をあらかじめ微小管31に付着させておくものである。チューブリンモノマー:タウタンパク質分子の比が40:1となるようにし、正常なタウタンパク質又は変質したタウタンパク質を含むBRB80緩衝液で100倍に希釈された微小管31を、37〔℃〕で20分間インキュベートした。また、対照実験として、通常の微小管31をBRB80緩衝液内で100倍に希釈し、37〔℃〕で20分間インキュベートした。前述の所定の実験手順を行った後、キネシン32がコーティングされたビーズ36aを観察し、各ケースにおける平均移動速度を計測した。   The first condition corresponds to the first method described above, in which tau protein is attached to the microtubule 31 in advance before fixing the microtubule 31 in the flow cell 10. A tubulin monomer: tau protein molecule ratio of 40: 1 was used, and microtubules 31 diluted 100-fold with a BRB 80 buffer containing normal tau protein or altered tau protein were treated at 20 ° C. at 20 ° C. Incubated for minutes. As a control experiment, normal microtubules 31 were diluted 100 times in a BRB80 buffer and incubated at 37 [° C.] for 20 minutes. After performing the above-described predetermined experimental procedure, the beads 36a coated with kinesin 32 were observed, and the average moving speed in each case was measured.

通常の微小管31であるMTに沿ったビーズ36aの平均移動速度、及び、変質したタウタンパク質を付着させた微小管31であるMuTMTに沿ったビーズ36aの平均移動速度の計測値は、それぞれ、0.22±0.06〔μm/sec〕(n=45)、及び、0.22±0.04〔μm/sec〕(n=44)であった。なお、nは、観察したビーズ36aの数である。また、正常なタウタンパク質を付着させた微小管31であるTMTに沿ったビーズ36aの平均移動速度の計測値は、0.19±0.05〔μm/sec〕(n=45)であった。   The measured value of the average moving speed of the beads 36a along the MT which is the normal microtubule 31 and the average moving speed of the beads 36a along the MuTMT which is the microtubule 31 to which the altered tau protein is attached are respectively shown. They were 0.22 ± 0.06 [μm / sec] (n = 45) and 0.22 ± 0.04 [μm / sec] (n = 44). Note that n is the number of observed beads 36a. Moreover, the measured value of the average moving speed of the beads 36a along the TMT, which is the microtubule 31 to which the normal tau protein was attached, was 0.19 ± 0.05 [μm / sec] (n = 45). .

図8に示されるように、得られた結果を対照実験と比較することによって、その意味が明らかとなる。図8は、フローセル10内におけるキネシン32がコーティングされたビーズ36aの正規化された平均移動速度を、通常の微小管31に沿って移動する場合と相違する種類のタウタンパク質を付着させた微小管31に沿って移動する場合とを比較して、示している。図8において、MTは通常の微小管31、MuTMTは変質したタウタンパク質が供給された微小管31、及び、TMTは正常なタウタンパク質が供給された微小管31を意味する。また、エラーバーは、標準偏差に対応する。   As shown in FIG. 8, the meaning is clear by comparing the obtained results with the control experiment. FIG. 8 shows a microtubule in which a tau protein of a kind different from the case where the normalized average moving speed of the bead 36a coated with kinesin 32 in the flow cell 10 moves along the normal microtubule 31 is attached. It shows in comparison with the case of moving along 31. In FIG. 8, MT means a normal microtubule 31, MuTMT means a microtubule 31 supplied with a modified tau protein, and TMT means a microtubule 31 supplied with a normal tau protein. The error bar corresponds to the standard deviation.

なお、Studentのtテスト(例えば、非特許文献4参照。)の結果では、変質したタウタンパク質を付着させたケース、及び、正常なタウタンパク質を付着させたケースの値は、それぞれ、p=0.86及びp<0.01である。   In addition, in the result of Student's t test (for example, see Non-Patent Document 4), the values of the case where the altered tau protein was attached and the case where the normal tau protein was attached were respectively p = 0. .86 and p <0.01.

S.M. Dunn, A. Constantinides, P.V. Moghe, “Numerical Methods in Biomedical Engineering ”,Elsevier Academic Press, 2006S.M. Dunn, A. Constantinides, P.V.Moghe, “Numerical Methods in Biomedical Engineering”, Elsevier Academic Press, 2006

また、本発明の発明者は、ビーズ36aの平均移動速度に対するタウタンパク質の密度の影響についても実験を行った。図9は、微小管31とタウタンパク質との比を変化させた場合におけるフローセル10内におけるキネシン32がコーティングされたビーズ36aの正規化された平均移動速度の変化を示している。図9に示されるように、微小管31の数とタウタンパク質の数との比を変化させた場合における微小管31に沿ったビーズ36aの正規化された平均移動速度は、微小管モノマーの数とタウタンパク質の分子の数との比が8:1、80:1、800:1、及び、タウタンパク質の数が0の場合、それぞれ、0.11±0.02〔μm/sec〕(n=32)、0.12±0.03〔μm/sec〕(n=44)、0.13±0.02〔μm/sec〕(n=24)、及び、0.14±0.02〔μm/sec〕(n=45)であった。このように、微小管31に付着するタウタンパク質が多くなるほど、ビーズ36aの平均移動速度が低下する、という結果が得られた。   The inventors of the present invention also conducted experiments on the influence of the density of tau protein on the average moving speed of the beads 36a. FIG. 9 shows the change in the normalized average moving speed of the beads 36a coated with kinesin 32 in the flow cell 10 when the ratio between the microtubule 31 and the tau protein is changed. As shown in FIG. 9, when the ratio of the number of microtubules 31 to the number of tau proteins is changed, the normalized average moving speed of the beads 36a along the microtubules 31 is the number of microtubule monomers. And the number of tau protein molecules are 8: 1, 80: 1, 800: 1 and the number of tau proteins is 0, 0.11 ± 0.02 [μm / sec] (n = 32), 0.12 ± 0.03 [μm / sec] (n = 44), 0.13 ± 0.02 [μm / sec] (n = 24), and 0.14 ± 0.02 [ μm / sec] (n = 45). Thus, the result that the average moving speed of the bead 36a falls, so that the tau protein adhering to the microtubule 31 increased was obtained.

第2の条件は、前述の第2の方法に対応し、フローセル10内における微小管31に、タウタンパク質を現場(on−site)で付着させるものである。この実験では、微小管31を固定した後に、1〔μg/ml〕のタウタンパク質の溶液をフローセル10に注入した。そして、相違するインキュベート時間(0分、5分、20分、60分及び120分)毎に、キネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度を計測した。   The second condition corresponds to the second method described above, and the tau protein is attached to the microtubule 31 in the flow cell 10 on-site. In this experiment, after fixing the microtubule 31, a 1 μg / ml tau protein solution was injected into the flow cell 10. And the average moving speed of the bead 36a coated with kinesin 32 was measured every different incubation time (0 minutes, 5 minutes, 20 minutes, 60 minutes and 120 minutes).

図10に示されるように、インキュベート時間の増加とともに、ビーズ36aの平均移動速度が低下するという結果が得られた。図10は、フローセル10内における微小管31にタウタンパク質を現場(on−site)で付着させた場合におけるキネシン32がコーティングされたビーズ36aの正規化された平均移動速度を、相違するインキュベート時間毎に示している。なお、観察したビーズ36aの数nは、それぞれ、n=65、44、25、20及び8であった。また、図10において、エラーバーは、標準偏差に対応し、X軸の目盛は一定の割合で付与されてはいない。   As shown in FIG. 10, the result that the average moving speed of the beads 36a decreased with the increase of the incubation time was obtained. FIG. 10 shows the normalized average migration rate of the beads 36a coated with kinesin 32 when the tau protein is attached to the microtubule 31 in the flow cell 10 in-situ at different incubation times. It shows. The numbers n of the beads 36a observed were n = 65, 44, 25, 20, and 8, respectively. In FIG. 10, error bars correspond to the standard deviation, and the X-axis scale is not given at a constant rate.

さらに、図11は、観察された移動するビーズ36aの平均個数を示している。これにより、フローセル10内に固定された微小管31に、タウタンパク質を現場(on−site)で付着させる場合の影響が分かる。また、図11において、エラーバーは、標準偏差に対応し、X軸の目盛は一定の割合で付与されてはいない。   Further, FIG. 11 shows the observed average number of moving beads 36a. Thereby, the influence in the case of attaching tau protein to the microtubule 31 fixed in the flow cell 10 on-site can be understood. In FIG. 11, error bars correspond to standard deviations, and the scale of the X axis is not given at a constant rate.

なお、対照実験(インキュベート時間=0分)において観察された移動するビーズ36aの数は、1回の観察当たり17個以上であった。しかし、インキュベート時間が長くなるにつれて移動するビーズ36aの数は減少し、最長のインキュベート時間(インキュベート時間=120分)においては1回の観察当たり2個であった。各インキュベート時間毎に、4回の観察を行った。   Note that the number of moving beads 36a observed in the control experiment (incubation time = 0 minutes) was 17 or more per observation. However, as the incubation time increased, the number of moving beads 36a decreased and was 2 per observation at the longest incubation time (incubation time = 120 minutes). Four observations were made at each incubation time.

第3の条件は、前述の第2の方法に対応し、図1に示されるような第1の検出装置内における微小管31に、タウタンパク質を現場(on−site)で付着させるものである。前述のように、メインチャネル26は、PLLでコーティングされ、微小管31が固定された。そして、1〔μg/ml〕のタウタンパク質の溶液を一方のサブチャネル29に注入し、25分間インキュベートした。また、対照実験として、BRB80緩衝液を他方のサブチャネル29に注入した。図12には、予備実験結果が示されている。通常の微小管31上のキネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度の計測値は、0.32±0.08〔μm/sec〕(n=15)であり、正常なタウタンパク質が付着した微小管31上のキネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度の計測値は、0.24±0.03〔μm/sec〕(n=9)であった。   The third condition corresponds to the second method described above, and attaches tau protein on-site to the microtubule 31 in the first detection apparatus as shown in FIG. . As described above, the main channel 26 was coated with PLL, and the microtubule 31 was fixed. Then, 1 [μg / ml] tau protein solution was injected into one subchannel 29 and incubated for 25 minutes. As a control experiment, BRB80 buffer was injected into the other subchannel 29. FIG. 12 shows the result of the preliminary experiment. The measured value of the average moving speed of the beads 36a coated with kinesin 32 on the normal microtubule 31 is 0.32 ± 0.08 [μm / sec] (n = 15), and normal tau protein is attached. The measured value of the average moving speed of the beads 36a coated with kinesin 32 on the microtubule 31 was 0.24 ± 0.03 [μm / sec] (n = 9).

図12は、メインチャネル26と相違するサブチャネル29との交差箇所におけるキネシン32がコーティングされたビーズ36aの正規化された平均移動速度の比較を示している。なお、観察したビーズ36aの数nは、それぞれ、n=15及び9であった。BRB80緩衝液のみが注入されたサブチャネル29との交差箇所と比較すると、タウタンパク質の溶液が注入されたサブチャネル29との交差箇所では、平均移動速度が大きく低下した。なお、図12におけるエラーバーは、標準偏差に対応する。   FIG. 12 shows a comparison of the normalized average moving speed of the beads 36a coated with kinesin 32 at the intersection of the main channel 26 and the different subchannel 29. Note that the numbers n of the observed beads 36a were n = 15 and 9, respectively. Compared with the intersection with the subchannel 29 into which only the BRB80 buffer solution was injected, the average movement speed was greatly reduced at the intersection with the subchannel 29 into which the tau protein solution was injected. Note that the error bars in FIG. 12 correspond to the standard deviation.

タウタンパク質が微小管31の安定化に重要な役割を果たすことは知られているが、これらの実験結果は、タウタンパク質がキネシン32の動きにネガティブな影響を及ぼすことを示している。これは、微小管31の安定化がパクリタキセルによって達成されているためである。このことから、タウタンパク質は、微小管31の安定化には有益でないが、キネシン32の抵抗として作用することが分かった。この知見は、図8に示される実験結果に合致する。   Although tau protein is known to play an important role in the stabilization of microtubules 31, these experimental results indicate that tau protein has a negative effect on kinesin 32 movement. This is because the stabilization of the microtubule 31 is achieved by paclitaxel. This indicates that tau protein is not beneficial for the stabilization of microtubules 31 but acts as a resistance to kinesin 32. This finding is consistent with the experimental results shown in FIG.

正常なタウタンパク質が微小管31に付着する。これに対して、変質したタウタンパク質は、互いに結合して凝集体を形成する傾向がある。そして、このような凝集体になると、微小管31への結合能力が低下する(例えば、非特許文献1参照。)。このことから、正常なタウタンパク質が供給された微小管31であるTMTを使用すると、キネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度が低下する、と予想することができる。さらに、微小管31にタウタンパク質が付着しないので、変質したタウタンパク質が供給された微小管31であるMuTMTを使用した場合と通常の微小管31であるMTを使用した場合とでは、キネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度に差が生じない、と予想することができる。   Normal tau protein adheres to the microtubule 31. In contrast, altered tau proteins tend to bind together to form aggregates. And if it becomes such an aggregate, the binding ability to the microtubule 31 will fall (for example, refer nonpatent literature 1). From this, it can be expected that when TMT, which is a microtubule 31 supplied with normal tau protein, is used, the average moving speed of the beads 36a coated with kinesin 32 is lowered. Furthermore, since tau protein does not adhere to the microtubule 31, the kinesin 32 is used when the MuTMT, which is the microtubule 31 to which the altered tau protein is supplied, and when the MT, which is the normal microtubule 31, is used. It can be expected that there will be no difference in the average moving speed of the coated beads 36a.

分子検出器として、前述のようなデバイスを使用することは、タウタンパク質の付着レベルについての情報を提供する能力を必要とする。図10は、インキュベート時間が増加すると、微小管31に付着するタウタンパク質の量が増加し、その結果、キネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度が低下する、ことを示している。さらに、タウタンパク質の付着量が増加すると、キネシン32の動作が(及び、キネシン32の微小管31への付着力も、同様に)阻害されるので、キネシン32がコーティングされたビーズ36aが微小管31から容易に離脱してしまう。そして、図11に示されるように、正常なタウタンパク質が供給された微小管31であるTMTに沿って移動するキネシン32がコーティングされたビーズ36aの数が、インキュベート時間の増加とともに、減少する。   Using a device as described above as a molecular detector requires the ability to provide information about tau protein attachment levels. FIG. 10 shows that as the incubation time increases, the amount of tau protein attached to the microtubule 31 increases, resulting in a decrease in the average migration rate of the beads 36a coated with kinesin 32. Further, when the amount of tau protein attached increases, the operation of kinesin 32 (and the adhesion of kinesin 32 to microtubule 31 is also inhibited), so that beads 36a coated with kinesin 32 become microtubules. It will detach easily from 31. Then, as shown in FIG. 11, the number of beads 36a coated with kinesin 32 that moves along TMT, which is a microtubule 31 supplied with normal tau protein, decreases as the incubation time increases.

また、本発明の発明者は、キネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度に対する変質したタウタンパク質の密度の影響についても実験を行った。図13は、正常なタウタンパク質の密度と変質して凝集体となったタウタンパク質の密度とを変化させた場合におけるフローセル10内におけるキネシン32がコーティングされたビーズ36aの正規化された平均移動速度の変化を示している。図13に示される例において、ケースA〜Eでは、微小管31の数に対する正常なタウタンパク質の数、微小管31の数に対する凝集体となったタウタンパク質の数、及び、nの値は、それぞれ、{10倍、1倍、n=24}、{10倍、0、n=33}、{11倍、0、n=20}、{10倍、10倍、n=35}、及び、{0、10倍、n=27}であった。このように、変質したタウタンパク質が供給された微小管31であるMuTMTを使用した場合には、正常なタウタンパク質が供給された微小管31であるTMTを使用した場合よりも、キネシン32がコーティングされたビーズ36aの平均移動速度が高い、という結果が得られた。   The inventor of the present invention also conducted experiments on the influence of the density of altered tau protein on the average migration speed of the beads 36a coated with kinesin 32. FIG. 13 shows the normalized average moving speed of the beads 36a coated with kinesin 32 in the flow cell 10 when the density of the normal tau protein and the density of the tau protein that has changed into aggregates are changed. Shows changes. In the example shown in FIG. 13, in cases A to E, the number of normal tau proteins relative to the number of microtubules 31, the number of tau proteins that became aggregates relative to the number of microtubules 31, and the value of n are {10 times, 1 time, n = 24}, {10 times, 0, n = 33}, {11 times, 0, n = 20}, {10 times, 10 times, n = 35}, and {0, 10 times, n = 27}. Thus, when using MuTMT, which is a microtubule 31 supplied with altered tau protein, kinesin 32 is coated more than when using TMT, which is a microtubule 31 supplied with normal tau protein. As a result, the average moving speed of the beads 36a was high.

図7(b)に示されるような第1のチップ20を使用することは、相違する条件で研究することができるので、実験構成に起因するエラーをできるだけ抑制するために重要である。フローセル10を使用する場合には、個々の実験に応じて、相違する装置を用意する必要がある。これに対して、第1のチップ20は、正確に同一の条件で実験を行うことができるので、優れた実験装置である。これは、メインチャネル26の相違する箇所において、同一の微小管31の相違する部分にタウタンパク質の分子を付着させることができるからである。さらに、同一のキネシン32がコーティングされたビーズ36aを、相違するケースのために、メインチャネル26内を移動させることができる。相違するケースを比較するために同一の条件を提供することができるということは、安定した結果を得るために、実験装置にとっては重要な利点である。   The use of the first chip 20 as shown in FIG. 7B is important in order to suppress errors caused by the experimental configuration as much as possible because it can be studied under different conditions. When the flow cell 10 is used, it is necessary to prepare different apparatuses according to individual experiments. On the other hand, the first chip 20 is an excellent experimental device because the experiment can be performed under exactly the same conditions. This is because tau protein molecules can be attached to different portions of the same microtubule 31 at different locations of the main channel 26. Further, beads 36a coated with the same kinesin 32 can be moved through the main channel 26 for different cases. The ability to provide the same conditions for comparing different cases is an important advantage for the experimental apparatus in order to obtain stable results.

このように、本実施の形態においては、パクリタキセルによって微小管31を安定化し、微小管31を基材22上に付着させ、タウタンパク質を含む検体を微小管31に供給し、微小管31上を移動するキネシン32の移動状態に基づいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出するようになっている。   As described above, in the present embodiment, the microtubule 31 is stabilized by paclitaxel, the microtubule 31 is attached to the base material 22, a specimen containing tau protein is supplied to the microtubule 31, and the microtubule 31 is moved over the microtubule 31. Based on the movement state of the moving kinesin 32, the ratio of the altered tau protein contained in the specimen is detected.

また、第1のチップ20は、パクリタキセルによって安定化された微小管31を付着させる基材22の表面を底面とするメインチャネル26と、メインチャネル26と交差する方向に延在し、タウタンパク質を含む検体が供給されるサブチャネル29とを有し、微小管31上を移動するキネシン32の移動状態を観察可能である。   The first chip 20 extends in a direction intersecting the main channel 26 with the main channel 26 having the bottom surface of the base material 22 to which the microtubules 31 stabilized by paclitaxel are attached, and the tau protein. The moving state of the kinesin 32 that moves on the microtubule 31 can be observed.

これにより、in vitroにおいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を、容易に、確実に検出することができる。したがって、アルツハイマー病に代表されるタウタンパク質異常疾患について、変質したタウタンパク質の割合が低い段階で診断を下すことができ、例えば、リン酸化酵素阻害剤等を利用して通常のタウタンパク質としての機能を回復させることによって、早期治療が可能となる。   This makes it possible to easily and reliably detect the proportion of altered tau protein contained in the specimen in vitro. Therefore, it is possible to diagnose abnormal tau protein diseases such as Alzheimer's disease at a stage where the ratio of altered tau protein is low. For example, it functions as a normal tau protein using a phosphorylase inhibitor or the like. By recovering, early treatment becomes possible.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.

図14は本発明の第2の実施の形態におけるグライディングアッセイの概念図、図15は本発明の第2の実施の形態における変質したタウタンパク質を検出する方法の概念図、図16は本発明の第2の実施の形態における微小管を撮影した顕微鏡写真である。なお、図15において、(a)はキネシンの運動が阻害された状態を示す図、(b)はキネシンの運動が正常な状態を示す図である。   FIG. 14 is a conceptual diagram of a gliding assay in the second embodiment of the present invention, FIG. 15 is a conceptual diagram of a method for detecting altered tau protein in the second embodiment of the present invention, and FIG. It is the microscope picture which image | photographed the microtubule in 2nd Embodiment. In FIG. 15, (a) shows a state in which kinesin movement is inhibited, and (b) shows a state in which kinesin movement is normal.

本実施の形態においては、第2のタンパク質の検出方法について説明する。なお、前記第1の実施の形態と同様の事項については、その説明を省略する。   In the present embodiment, a method for detecting the second protein will be described. Note that description of matters similar to those in the first embodiment is omitted.

ここでは、第2のタンパク質の検出方法として、変質したタウタンパク質を検出する方法についてのみ説明する。具体的には、図14に示されるようなグライディングアッセイ(Gliding Assay、in vitro Gliding Assay)と称される微小管31を観察することによってタンパク質を検出する方法であって、微小管31として蛍光性を備える蛍光微小管を使用し、該蛍光微小管の、キネシン32がコーティングされたガラス板等から成る基材22の表面に沿った移動状態を観察することによって、検体に含まれる変質したタウタンパク質の存在や割合を判断する方法である。なお、蛍光微小管は、「特許文献1」に記載された発明と同様に、蛍光色素によってラベリングされた蛍光チューブリンと、蛍光色素によってラベリングされていない蛍光チューブリンとを適切な比で混合することによって得ることができる。   Here, only a method for detecting altered tau protein will be described as a method for detecting the second protein. Specifically, it is a method for detecting a protein by observing a microtubule 31 called a gliding assay (Gliding Assay, in vitro gliding assay) as shown in FIG. Using the fluorescent microtubule, the altered tau protein contained in the specimen is observed by observing the movement state of the fluorescent microtubule along the surface of the base material 22 made of a glass plate coated with kinesin 32 or the like. It is a method to judge the existence and the ratio of. As in the invention described in “Patent Document 1”, the fluorescent microtubule is a mixture of fluorescent tubulin labeled with a fluorescent dye and fluorescent tubulin not labeled with a fluorescent dye in an appropriate ratio. Can be obtained.

また、前記微小管31は、前記第1の実施の形態と同様に、パクリタキセルによって安定化されたものである。そのため、微小管31にタウタンパク質を付着させると、図15(a)に示されるように、キネシン32は、その動作がタウタンパク質によって阻害され、動作が遅くなったり、キネシン32が微小管31から離脱したりしてしまうと考えられる。しかし、前記微小管31にタウタンパク質を付着させない場合には、図15(b)に示されるように、キネシン32は、その動作がタウタンパク質によって阻害されることがないので、動作が正常であり、キネシン32が基材22の表面から離脱しにくいと考えられる。つまり、in vitroにおいては、パクリタキセルによって安定化された微小管31にタウタンパク質が付着しているか否かによって、キネシン32がコーティングされた基材22上を移動する微小管31の移動速度及び移動距離、並びに、基材22上に存在する微小管31の密度(又は数)に差異が生じる、と考えられる。   The microtubule 31 is stabilized by paclitaxel, as in the first embodiment. Therefore, when tau protein is attached to the microtubule 31, as shown in FIG. 15A, the kinesin 32 is hindered by the tau protein, and the kinesin 32 is slowed down. It is thought that it will leave. However, when the tau protein is not attached to the microtubule 31, as shown in FIG. 15 (b), the kinesin 32 has a normal operation because the operation is not inhibited by the tau protein. It is considered that kinesin 32 is not easily detached from the surface of the base material 22. That is, in vitro, depending on whether or not tau protein is attached to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel, the moving speed and moving distance of the microtubule 31 moving on the base material 22 coated with kinesin 32 In addition, it is considered that a difference occurs in the density (or number) of the microtubules 31 existing on the base material 22.

したがって、被験者から採取したタウタンパク質を含む検体をパクリタキセルによって安定化された前記微小管31に供給し、該微小管31の移動状態を観察すれば、該移動状態に基づいて検体に含まれるタウタンパク質が正常なものであるか変質したものであるかを判断することができ、さらに、変質したタウタンパク質の割合をも検出することが可能となる。   Therefore, if a specimen containing tau protein collected from a subject is supplied to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel and the movement state of the microtubule 31 is observed, the tau protein contained in the specimen based on the movement state It is possible to determine whether the protein is normal or altered, and it is also possible to detect the proportion of altered tau protein.

次に、本実施の形態において、本発明の発明者が行った実験の方法、及び、実験で使用したデバイスの構造について説明する。   Next, in this embodiment mode, a method of an experiment performed by the inventor of the present invention and a structure of a device used in the experiment will be described.

図17は本発明の第2の実施の形態における実験で使用したデバイスを説明する図である。なお、図において、(a)は第1の検出装置の模式図、(b)はナノチャネルに微小管が進入する様子を示す写真、(c)は作成したナノチャネルを示す写真である。   FIG. 17 is a diagram for explaining a device used in an experiment in the second embodiment of the present invention. In the figure, (a) is a schematic diagram of the first detection device, (b) is a photograph showing a state where a microtubule enters the nanochannel, and (c) is a photograph showing the created nanochannel.

図において、30は、第2の検出装置として本発明の発明者が作成した微小フルイディックスチップである第2のチップである。該第2のチップ30は、ナノチャネル部35と、該ナノチャネル部35の両端に接続されたインレット部37、及び、アウトレット部としての蛍光検出部38とを備える。   In the figure, reference numeral 30 denotes a second chip which is a microfluidic chip created by the inventor of the present invention as a second detection device. The second chip 30 includes a nanochannel part 35, inlet parts 37 connected to both ends of the nanochannel part 35, and a fluorescence detection part 38 as an outlet part.

前記ナノチャネル部35は、「特許文献1」に記載された発明におけるナノチャネルと同様に、フォトリソグラフィー技術を利用して作成されたものであり、ガラス板と該ガラス板に接合されたPDMSフィルムとを備え、図17(c)に示されるようなPDMSフィルムに形成された複数本の互いに平行な細長い溝、すなわち、ナノチャネルを有する。したがって、該ナノチャネルの底面はガラス板の表面によって形成されている。なお、ガラス板の表面は、キネシン32によってコーティングされている。   Similar to the nanochannel in the invention described in “Patent Document 1”, the nanochannel portion 35 is formed by using a photolithography technique, and a glass plate and a PDMS film bonded to the glass plate. And having a plurality of parallel elongated grooves, that is, nanochannels, formed in the PDMS film as shown in FIG. 17 (c). Therefore, the bottom surface of the nanochannel is formed by the surface of the glass plate. The surface of the glass plate is coated with kinesin 32.

そして、前記インレット部37は、ナノチャネル部35の一端に接続された空間であり、BRB80緩衝液内で希釈された微小管31が供給される部分である。前記インレット部37に供給された微小管31は、ガラス板の上面に固定されたキネシン32によって搬送され、図17(b)に示されるように、確率的にナノチャネル内に進入する。そして、キネシン32が微小管31上をマイナス端側からプラス端側に向けて移動するので、微小管31は矢印の示す方向に移動する。   The inlet portion 37 is a space connected to one end of the nanochannel portion 35, and is a portion to which the microtubule 31 diluted in the BRB80 buffer is supplied. The microtubule 31 supplied to the inlet portion 37 is conveyed by the kinesin 32 fixed to the upper surface of the glass plate, and probabilistically enters the nanochannel as shown in FIG. Since kinesin 32 moves on the microtubule 31 from the minus end side toward the plus end side, the microtubule 31 moves in the direction indicated by the arrow.

また、前記蛍光検出部38は、ナノチャネル部35の一端に接続された空間であり、ナノチャネル部35から搬出された微小管31を観察する部分である。前述のように、パクリタキセルによって安定化された微小管31にタウタンパク質が付着しているか否かにより、キネシン32によって搬送される微小管31の移動速度及び移動距離、並びに、密度(又は数)に差異が生じるのであるから、ナノチャネル部35の長さ、及び、インレット部37に供給される微小管31の密度(又は数)が所与条件として与えられれば、微小管31がインレット部37に供給されてから、一定の時間が経過した後に、蛍光検出部38に存在する微小管31の数をカウントすることによって、キネシン32により搬送される微小管31の移動速度及び移動距離、並びに、密度(又は数)を計測することができる。なお、蛍光検出部38における蛍光強度は、そこに存在する微小管31の数に比例すると考えられるので、蛍光検出部38における蛍光強度を検出することによって、微小管31の移動速度及び移動距離、並びに、密度(又は数)を計測してもよい。   The fluorescence detection unit 38 is a space connected to one end of the nanochannel unit 35 and is a unit for observing the microtubule 31 carried out from the nanochannel unit 35. As described above, depending on whether or not tau protein is attached to the microtubule 31 stabilized by paclitaxel, the moving speed and moving distance, and the density (or number) of the microtubule 31 transported by the kinesin 32 are determined. Since the difference occurs, if the length of the nanochannel portion 35 and the density (or number) of the microtubules 31 supplied to the inlet portion 37 are given as given conditions, the microtubules 31 are introduced into the inlet portion 37. After a certain period of time has passed since the supply, the number of microtubules 31 present in the fluorescence detection unit 38 is counted, whereby the moving speed and moving distance of the microtubules 31 transported by the kinesin 32, and the density (Or number) can be measured. Since the fluorescence intensity in the fluorescence detection unit 38 is considered to be proportional to the number of microtubules 31 present therein, by detecting the fluorescence intensity in the fluorescence detection unit 38, the moving speed and the moving distance of the microtubes 31, In addition, the density (or number) may be measured.

次に、本発明の発明者が行った実験の内容及び結果について説明する。   Next, the contents and results of the experiment conducted by the inventor of the present invention will be described.

図18は本発明の第2の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすタウタンパク質の影響を示す図、図19は本発明の第2の実施の形態におけるキネシンの動きを第1の実施の形態と比較した図、図20は本発明の第2の実施の形態におけるキネシンの動きに及ぼすインキュベート時間の影響を示す図である。   FIG. 18 is a diagram showing the effect of tau protein on the movement of kinesin in the second embodiment of the present invention, and FIG. 19 shows the movement of kinesin in the second embodiment of the present invention as compared with the first embodiment. FIG. 20 and FIG. 20 are diagrams showing the influence of the incubation time on the movement of kinesin in the second embodiment of the present invention.

図18は、第2のチップ30のナノチャネル部35を通過する微小管31の平均移動速度を、通常の微小管31の場合と相違する種類のタウタンパク質を付着させた微小管31の場合とを比較して、示している。図18において、MTは、通常の微小管31であって、BRB80緩衝液内において37〔℃〕で20分間インキュベートしたもの、MuTMTは、変質したタウタンパク質を付着させた微小管31であって、変質したタウタンパク質を含むBRB80緩衝液内において37〔℃〕で20分間インキュベートしたもの、TMTは、正常なタウタンパク質を付着させた微小管31であって、正常なタウタンパク質を含むBRB80緩衝液内において37〔℃〕で20分間インキュベートしたもの、並びに、MuTTMTは、正常なタウタンパク質及び変質したタウタンパク質を付着させた微小管31であって、正常なタウタンパク質を含むBRB80緩衝液内において37〔℃〕で20分間及び変質したタウタンパク質を含むBRB80緩衝液内において37〔℃〕で20分間インキュベートしたものである。   FIG. 18 shows a case where the average moving speed of the microtubule 31 passing through the nanochannel portion 35 of the second chip 30 is different from that of the normal microtubule 31 in the case of the microtubule 31 to which a different type of tau protein is attached. Compare and show. In FIG. 18, MT is a normal microtubule 31, which is incubated for 20 minutes at 37 [° C.] in a BRB80 buffer, and MuTMT is a microtubule 31 to which a modified tau protein is attached, Incubated for 20 minutes at 37 [° C.] in a BRB80 buffer containing a modified tau protein, TMT is a microtubule 31 with a normal tau protein attached, and in a BRB80 buffer containing a normal tau protein Incubated at 37 [° C.] for 20 minutes, and MuTTMT is a microtubule 31 to which a normal tau protein and a modified tau protein are attached, and is 37 [in a BRB80 buffer containing normal tau protein. At 20 ° C.] and BRB80 buffer containing altered tau protein In is obtained by incubation at 37 [℃] 20 minutes.

キネシン32によって搬送される微小管31の平均移動速度の計測値は、MT、MuTMT、TMT及びMuTTMTの場合、それぞれ、0.289±0.036〔μm/sec〕(n=60)、0.272±0.026〔μm/sec〕(n=60)、0.230±0.034〔μm/sec〕(n=60)、及び、0.184±0.023〔μm/sec〕(n=60)であった。なお、nは、観察した微小管31の数である。   The measured values of the average moving speed of the microtubule 31 transported by the kinesin 32 are 0.289 ± 0.036 [μm / sec] (n = 60), 0, 0 for MT, MuTMT, TMT, and MuTTMT, respectively. 272 ± 0.026 [μm / sec] (n = 60), 0.230 ± 0.034 [μm / sec] (n = 60), and 0.184 ± 0.023 [μm / sec] (n = 60). Note that n is the number of microtubules 31 observed.

本実施の形態において説明したようなグライディングアッセイと称される方法によって得られた微小管31の平均移動速度を正規化した値を、前記第1の実施の形態において説明したようなビーズアッセイと称される方法によって得られたビーズ36aの平均移動速度を正規化した値と比較すると、図19に示されるようになる。なお、図19において、□はグライディングアッセイの場合の値を示し、◆はビーズアッセイの場合の値を示している。   A value obtained by normalizing the average moving speed of the microtubule 31 obtained by a method called a gliding assay as described in the present embodiment is referred to as a bead assay as described in the first embodiment. When the average moving speed of the beads 36a obtained by the method described above is compared with the normalized value, it is as shown in FIG. In FIG. 19, □ indicates a value in the case of a gliding assay, and ♦ indicates a value in the case of a bead assay.

また、図19に示される例において、微小管31の数とタウタンパク質の数との比は、80:1である。さらに、MT、MuTMT、TMT及びMuTTMTの比は、グライディングアッセイ及びビーズアッセイの場合、それぞれ、1:0.94:0.80:0.64、及び、1:0.99:0.75:0.64である。   In the example shown in FIG. 19, the ratio between the number of microtubules 31 and the number of tau proteins is 80: 1. Furthermore, the ratio of MT, MuTMT, TMT and MuTTMT are 1: 0.94: 0.80: 0.64 and 1: 0.99: 0.75: 0 for the gliding assay and bead assay, respectively. .64.

そして、図20は、インキュベート時間と微小管31の平均移動速度との関係を示している。なお、□は微小管31がMTの場合の値を示し、◆は微小管31がTMTの場合の値を示している。微小管31がTMTである場合には、インキュベート時間が増加するほど、微小管31の平均移動速度が低下することが分かる。   FIG. 20 shows the relationship between the incubation time and the average moving speed of the microtubule 31. Note that □ indicates a value when the microtubule 31 is MT, and ◆ indicates a value when the microtubule 31 is TMT. It can be seen that when the microtubule 31 is TMT, the average moving speed of the microtubule 31 decreases as the incubation time increases.

このように、本実施の形態においては、パクリタキセルによって微小管31を安定化し、キネシン32の分子を基材22上に付着させ、タウタンパク質を含む検体を微小管31に供給し、キネシン32によって移動させられる微小管31の移動状態に基づいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出するようになっている。   As described above, in this embodiment, the microtubule 31 is stabilized by paclitaxel, the molecule of kinesin 32 is attached onto the base material 22, the sample containing tau protein is supplied to the microtubule 31, and is moved by the kinesin 32. Based on the movement state of the microtubule 31 to be caused, the ratio of the altered tau protein contained in the specimen is detected.

また、第2のチップ30は、キネシン32を付着させる基材22の表面を底面とする複数のナノチャネルを含むナノチャネル部35と、ナノチャネル部35の一端に接続され、パクリタキセルによって安定化された微小管31が供給されるインレット部37と、ナノチャネル部35の他端に接続された蛍光検出部38であって、インレット部37に供給され、ナノチャネル部35を通過して排出された微小管31を観察可能な蛍光検出部38とを有する。   The second chip 30 is connected to a nanochannel part 35 including a plurality of nanochannels whose bottom surface is the surface of the base material 22 to which the kinesin 32 is attached, and is connected to one end of the nanochannel part 35, and is stabilized by paclitaxel. Inlet part 37 to which microtubule 31 is supplied and fluorescence detection part 38 connected to the other end of nanochannel part 35, supplied to inlet part 37, passed through nanochannel part 35 and discharged A fluorescence detection unit 38 capable of observing the microtubule 31.

これにより、in vitroにおいて、検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を、容易に、確実に検出することができる。したがって、アルツハイマー病に代表されるタウタンパク質異常疾患について、変質したタウタンパク質の割合が低い段階で診断を下すことができ、例えば、リン酸化酵素阻害剤等を利用して通常のタウタンパク質としての機能を回復させることによって、早期治療が可能となる。   This makes it possible to easily and reliably detect the proportion of altered tau protein contained in the specimen in vitro. Therefore, it is possible to diagnose abnormal tau protein diseases such as Alzheimer's disease at a stage where the ratio of altered tau protein is low. For example, it functions as a normal tau protein using a phosphorylase inhibitor or the like. By recovering, early treatment becomes possible.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.

本発明は、タンパク質の検出方法及び検出装置に利用することができる。   The present invention can be used in a protein detection method and a detection apparatus.

22 基材
26 メインチャネル
29a 第1サブチャネル
29b 第2サブチャネル
35 ナノチャネル部
36a ビーズ
37 インレット部
38 蛍光検出部
22 Substrate 26 Main channel 29a First subchannel 29b Second subchannel 35 Nanochannel part 36a Bead 37 Inlet part 38 Fluorescence detection part

Claims (11)

極性を備え、該極性に応じた方向に生体分子モータが移動するレール分子と、該レール分子上を移動する生体分子モータとの相対的な移動状態に基づいて行うタンパク質の検出方法であって、
(a)安定剤によってレール分子を安定化し、
(b)該レール分子又は前記生体分子モータのいずれか一方を基材上に付着させ、
(c)タウタンパク質を含む検体を前記レール分子に供給し、
(d)該レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態又は前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動状態に基づいて、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出することを特徴とするタンパク質の検出方法。
A method for detecting a protein comprising a polarity and a rail molecule in which a biomolecule motor moves in a direction corresponding to the polarity, and a relative movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule,
(A) stabilizing the rail molecule with a stabilizer,
(B) either one of the rail molecule or the biomolecule motor is attached on a substrate;
(C) supplying a sample containing tau protein to the rail molecule;
(D) detecting the ratio of the altered tau protein contained in the specimen based on the movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule or the movement state of the rail molecule moved by the biomolecule motor. A method for detecting a characteristic protein.
安定剤によって安定化されたレール分子上の生体分子モータの運動は、前記検体に含まれる正常なタウタンパク質によって阻害され、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質によっては阻害されないことに基づいて、前記検体に含まれる変質したタウタンパク質の割合を検出する請求項1に記載のタンパク質の検出方法。 Based on the fact that the movement of the biomolecular motor on the rail molecule stabilized by the stabilizer is inhibited by the normal tau protein contained in the specimen and not by the altered tau protein contained in the specimen. The method for detecting a protein according to claim 1, wherein the ratio of the altered tau protein contained in the specimen is detected. 前記安定剤はパクリタキセル又はドセタキセルである請求項1に記載のタンパク質の検出方法。 The protein detection method according to claim 1, wherein the stabilizer is paclitaxel or docetaxel. 前記移動状態は、前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動速度、移動距離又は密度若しくは数、又は、前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動速度、移動距離又は密度若しくは数である請求項2に記載のタンパク質の検出方法。 The moving state is the moving speed, moving distance, density or number of the biomolecule motor moving on the rail molecule, or the moving speed, moving distance, density, or number of the rail molecule moved by the biomolecule motor. The method for detecting a protein according to claim 2. 基材上に付着させたレール分子に、生体分子モータが接合された微小球体を供給し、該微小球体の移動状態に基づいて前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態を判断する請求項4に記載のタンパク質の検出方法。 Claims: A microsphere having a biomolecule motor joined to rail molecules attached on a substrate is supplied, and the movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule is determined based on the movement state of the microsphere. Item 5. A method for detecting a protein according to Item 4. 基材上に付着させた生体分子モータに、蛍光性を備えるレール分子を供給し、該レール分子の移動状態に基づいて前記生体分子モータによって移動させられるレール分子の移動状態を判断する請求項4に記載のタンパク質の検出方法。 5. A rail molecule having fluorescence is supplied to a biomolecule motor attached on a base material, and the movement state of the rail molecule moved by the biomolecule motor is determined based on the movement state of the rail molecule. The method for detecting a protein according to 1. 極性を備え、該極性に応じた方向に生体分子モータが移動するレール分子と、該レール分子上を移動する生体分子モータとの相対的な移動状態に基づいて行うタンパク質の検出方法に使用される検出装置であって、
(a)安定剤によって安定化されたレール分子を付着させる基材の表面を底面とするメインチャネルと、
(b)該メインチャネルと交差する方向に延在し、タウタンパク質を含む検体が供給されるサブチャネルとを有し、
(c)前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態を観察可能であることを特徴とする検出装置。
It is used in a protein detection method that is based on a relative movement state between a rail molecule having a polarity and a biomolecule motor moving in a direction corresponding to the polarity and a biomolecule motor moving on the rail molecule. A detection device,
(A) a main channel whose bottom surface is the surface of a base material to which rail molecules stabilized by a stabilizer are attached;
(B) extending in a direction crossing the main channel and having a subchannel to which a specimen containing tau protein is supplied;
(C) A detection device characterized in that a movement state of a biomolecule motor moving on the rail molecule can be observed.
前記サブチャネルは複数であり、複数の検体に含まれるタウタンパク質による前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態への影響を同時に観察可能である請求項7に記載の検出装置。 The detection apparatus according to claim 7, wherein the subchannel is a plurality, and the influence of the tau protein contained in the plurality of samples on the movement state of the biomolecule motor moving on the rail molecule can be simultaneously observed. 前記メインチャネルには生体分子モータが接合された微小球体が供給され、該微小球体の移動状態に基づいて前記レール分子上を移動する生体分子モータの移動状態が判断される請求項7に記載の検出装置。 8. The movement state of a biomolecule motor that moves on the rail molecule is determined based on a movement state of the microsphere, wherein a microsphere having a biomolecule motor bonded thereto is supplied to the main channel. Detection device. 極性を備え、該極性に応じた方向に生体分子モータが移動するレール分子と、該レール分子上を移動する生体分子モータとの相対的な移動状態に基づいて行うタンパク質の検出方法に使用される検出装置であって、
(a)前記生体分子モータを付着させる基材の表面を底面とする複数のナノチャネルを含むナノチャネル部と、
(b)該ナノチャネル部の一端に接続され、安定剤によって安定化されたレール分子が供給されるインレット部と、
(c)前記ナノチャネル部の他端に接続されたアウトレット部であって、前記インレット部に供給され、前記ナノチャネル部を通過して排出されたレール分子を観察可能なアウトレット部とを有することを特徴とする検出装置。
It is used in a protein detection method that is based on a relative movement state between a rail molecule having a polarity and a biomolecule motor moving in a direction corresponding to the polarity and a biomolecule motor moving on the rail molecule. A detection device,
(A) a nanochannel portion including a plurality of nanochannels whose bottom surface is the surface of a base material to which the biomolecule motor is attached;
(B) an inlet portion connected to one end of the nanochannel portion and supplied with rail molecules stabilized by a stabilizer;
(C) an outlet portion connected to the other end of the nanochannel portion, the outlet portion being supplied to the inlet portion and capable of observing rail molecules discharged through the nanochannel portion. A detection device characterized by.
前記インレット部に供給されるレール分子は蛍光性を備え、前記アウトレット部は蛍光強度を検出可能である請求項10に記載の検出装置。 The detection apparatus according to claim 10, wherein rail molecules supplied to the inlet portion have fluorescence, and the outlet portion can detect fluorescence intensity.
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